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石油勘探MEMS高精度数字检波器产业化

技术简介

       全国三大石油公司,中国石油、中国石化和中国海洋石油总公司对检波器年使用量约500万只,检波器的年更换率一般高于15%。

       本项目是将军用制导、导航用的高精度MEMS加速度传感器通过技术、降低成本、批量制造、应用验证,实现在石油勘探、煤矿勘探领域的应用,打破国外公司在该领域的技术垄断。
       我司已研制出高分辨率MEMS加速度传感器,分辨率达到1μg,频率响应0~1kHz,基于高分辨率MEMS加速度传感器和数字信号处理技术,研制出数字地震检波器。突破了MEMS加速度传感器芯片结构设计技术,采用差动信号检测,提高了稳定性;突破了三层SOI体硅加工和圆片级真空封装技术,降低了材料应力,提高温度稳定性,实现了圆片级真空封装;研制出高分辨率MEMS加速度传感器配套ASIC调理电路,减少了信号干扰,缩小了体积,降低了成本。
       我司拥有MEMS超净厂房2000平米、建有一条6英寸MEMS工艺线,拥有世界一流的加工和测试设备。2015年将建成15000m2、0.5μm、6英寸MEMS生产线。


技术特点

       本项目采用MEMS梳齿电容方案代替传统的动圈式和压电式,具有小体积重量、低功耗、零频响、高分辨率、智能化的突出优点。动圈式传感器低频性能差,1Hz以下噪声急剧增加,低于0.17Hz的振动信号不能识别,无法满足石油浴勘探队超低频和宽带宽的需求;压电式传感器低频性能差,10Hz以下噪声急剧增加。另外,MEMS加速度传感器可批量制造、成本低、体积小、产品重复性好。由于MEMS加速度传感器的突出优点在数字检波器领域,MEMS电容式加速度传感器是技术发展趋势。

       国内的MEMS高精度数字检波器研究处于样品研制阶段。我司自1996年开始,承担了国家MEMS加速度传感器相关领域的重大专项、预研、型号研制等项目50多项,在产品技术指标、工程型号应用、批量制造能力等方面均处于领先水平,产品的主要技术指标达到国际先进水平。


技术指标

       分辨率:≤1×10-6g;
       带宽:0~1kHz;
       灵敏度:1000±20mV/g;
       零位输出:2500±100mV;
       交叉耦合:≤3%;
       量程:±2g;
       阈值:≤1×10-6g。
       工作温度范围:-40℃~+85℃;
       存储温度范围:-55℃~+125℃;
       冲击:2000g。


技术水平

       国际先进


可应用领域和范围

       主要应用于石油勘探、煤矿勘探等领域。也可应用于地震监测、地下文物保护等领域。


专利状态

       已取得专利8项


技术状态

       小批量生产、工程应用阶段


合作方式

       合作开发、融资需求


投入需求

       5000万元


转化周期

       2年


预期效益

       国家正在开展东部老油区的“二次”精细勘探、西部的大规模地质探查,全国三大石油公司,中国石油、中国石化和中国海洋石油总公司对检波器年使用量约500万只,检波器的年更换率一般高于15%。

       本项目完成后,达到年产50万只的生产能力,销售不少于20万只,实现销售输入1亿元。
       本项目的实施,将提高我国MEMS传感器领域的核心自主可控能力,增强我国石油勘探行业的安全和核心竞争力。